公路路基路面設(shè)計(jì)過(guò)程中的軟基處理技術(shù)

摘要：公路路基路面設(shè)計(jì)中，軟基是十分棘手的一個(gè)問(wèn)題，通常軟基會(huì)引發(fā)公路路基路面沉降、變形，甚至?xí)?dǎo)致裂縫和路面坍塌等一系列問(wèn)題，嚴(yán)重影響公路的正常使用。因此，有效處理軟基問(wèn)題是公路路基路面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文以積石山縣銀川至小關(guān)二級(jí)公路建設(shè)工程為例，分析該段路面的軟基危害與問(wèn)題處理方法，并提出幾項(xiàng)軟基處理技術(shù)，包括回填土軟基處理技術(shù)、強(qiáng)夯法、深層水泥攪拌樁處理、輕質(zhì)土路堤填筑技術(shù)以及表層排水軟基處理技術(shù)。最終根據(jù)公路路基路面的設(shè)計(jì)情況，選擇對(duì)應(yīng)的軟基處理技術(shù)，以期能夠?yàn)閲?guó)內(nèi)公路工程建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：軟基處理技術(shù)；公路；路基路面；設(shè)計(jì)；危害

中圖分類號(hào)：U45"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" 文章編號(hào)：2096-2118（2024）06-0119-04

Soft Foundation Treatment Technology in the Design Process

of Highway Subgrade Pavement

WANG Limin

（Lanzhou Qianyuan Transportation Planning and Design Consulting Co.，Ltd.，Lanzhou Gansu 730030，China）

Abstract：In the design of highway subgrade pavement，soft foundation is a very difficult problem，usually soft foundation will cause a series of problems such as settlement and deformation of highway subgrade pavement，and even lead to cracks and pavement collapse，which seriously affects the normal use of highway.Therefore，effectively dealing with the problem of soft foundation is the key to the pavement design of highway subgrade.Taking the construction project of Yinchuan-Xiaoguan secondary highway in Jishishan County as an example，this paper analyzes the soft foundation hazards and problem treatment methods of this section of the pavement，and proposes several soft foundation treatment technologies，including backfill soft foundation treatment technology，strong compaction method，deep cement mixing pile treatment，lightweight soil embankment filling technology and surface drainage soft foundation treatment technology.Finally，according to the design of highway subgrade pavement，the corresponding soft foundation treatment technology is selected，in order to provide a reference for domestic highway engineering construction.

Keywords：soft base treatment technology；highway；roadbed pavement；devise；harm

0 引言

國(guó)內(nèi)公路建設(shè)在近些年的發(fā)展速度逐漸加快，相關(guān)技術(shù)也隨之進(jìn)步。然而，工程施工期間仍存在較多問(wèn)題，其中最具代表性的就是路基路面設(shè)計(jì)不理想，究其原因，主要在于工程中無(wú)法妥善處理軟基。基于此，軟基施工人員需依照施工現(xiàn)場(chǎng)情況具體分析，尋找軟基問(wèn)題根源，通過(guò)軟基的有效處理，降低軟基引發(fā)的施工難度，從而實(shí)現(xiàn)公路施工穩(wěn)定性的提升，推動(dòng)道路運(yùn)輸業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。所以，需要采取有效的軟基處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)公路路基路面設(shè)計(jì)效果與工程質(zhì)量的提升。

1 工程概況

此次項(xiàng)目為關(guān)于積石山縣銀川至小關(guān)二級(jí)公路建設(shè)工程兩階段初步設(shè)計(jì)，項(xiàng)目因社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和資金籌措計(jì)劃，劃分為項(xiàng)目一期和項(xiàng)目二期，項(xiàng)目一期包含主線K0+000～K18+160段、機(jī)場(chǎng)連接線、G310連接線。項(xiàng)目一期全線采用設(shè)計(jì)速度V=60 km/h，路基寬度為12 m的二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目一期路線全長(zhǎng)37.529 km，其中積石山縣段長(zhǎng)21.269 km，臨夏縣段長(zhǎng)16.260 km。二期工程為主線K18+160～K36+427，路線起點(diǎn)位于橋頭村，起點(diǎn)樁號(hào)為K18+160，與一期工程主線終點(diǎn)K18+160順接，途經(jīng)癿藏鎮(zhèn)、小關(guān)鄉(xiāng)、大茨灘村，最終至終點(diǎn)雷機(jī)溝，與在建的積石山縣臥龍溝至尕護(hù)林公路（旅游公路）K4+790處相接。因受地形限制，采用設(shè)計(jì)速度V=40 km/h，路基寬度為10 m的二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，二期工程路線全長(zhǎng)18.272 km。其中由于受到臨大高速吊地洼大橋（18 m×30 m）橋墩限制，在主線K18+100～K19+252.979、左幅ZK18+100～ZK19+259.364段，路線分幅下穿臨大高速吊地洼大橋，路基寬度為8.5 m。

此次所選試驗(yàn)區(qū)面積約20 m×20 m，處于振沖碎石樁加固范圍，該區(qū)域地層主要為粉質(zhì)黏土，黏土多為軟塑-可塑狀態(tài)，其中上部地層是軟塑狀態(tài)，下層是可塑狀態(tài)，粉土分布于地面之下5 m，15 m的位置，層厚約1.5 m，粉土主要為中密，搖振反應(yīng)比較迅速。公路路基路面設(shè)計(jì)的試驗(yàn)區(qū)域，只有一層地下水，為潛水，該區(qū)域主要受大氣降水補(bǔ)給，蒸發(fā)是主要的排泄方式，施工過(guò)程中，穩(wěn)定地下水的埋深范圍為1.5 m～2.5 m。

該工程所經(jīng)區(qū)域多為丘陵地貌，且河床處于發(fā)育地帶，溝谷河流縱橫交錯(cuò)，存在排水問(wèn)題，基石堅(jiān)硬且穩(wěn)定。通過(guò)實(shí)地勘探顯示，該施工區(qū)域存在軟基部分，會(huì)對(duì)路基路面功能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至?xí)l(fā)一系列病害，對(duì)公路路基路面服務(wù)功能的發(fā)揮極為不利。

2 軟基危害及處理原則

2.1 軟基危害

公路軟基會(huì)對(duì)公路質(zhì)量安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響，極易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。作為公路工程相對(duì)常見(jiàn)的地質(zhì)條件，軟基的含水量、壓縮性都非常強(qiáng)，受外界荷載后，極易引發(fā)變形問(wèn)題。由于受軟土性質(zhì)制約，若公路工程未實(shí)施軟基處理，極易出現(xiàn)沉降不均勻、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差以及路基路面變形等諸多問(wèn)題。而且處理軟基存在一定施工難度，該情況與軟基性能不足、內(nèi)部表現(xiàn)為絮狀結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。公路施工期間，若未及時(shí)有效處理軟基，會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，很難滿足施工要求，最終影響到后續(xù)公路路基路面施工。通過(guò)分析軟基抗干擾性能發(fā)現(xiàn)，其承載性能較低，一旦變形往往難以及時(shí)恢復(fù)至正常狀態(tài)[2]。

對(duì)軟基進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，由于外部荷載作用，軟基會(huì)嚴(yán)重變形，并引發(fā)路基路面變形，破壞路面平整度，加大行車危險(xiǎn)系數(shù)，易引發(fā)交通事故。也有部分施工企業(yè)在公路工程建設(shè)期間，路基路面設(shè)計(jì)不充分，未對(duì)軟基問(wèn)題進(jìn)行合理處理，造成路基路面運(yùn)行期間出現(xiàn)變形、斷裂等問(wèn)題，嚴(yán)重威脅車輛通行[3]。同時(shí)，若軟基抗剪強(qiáng)度較差，很難符合路面抗剪強(qiáng)度要求，最終會(huì)破壞公路路基路面。此外，路基路面穩(wěn)定性不足，也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。綜上，在軟基處理工作中，施工人員應(yīng)基于軟土性質(zhì)，分析各軟基部分差異，繼而選擇具有針對(duì)性的預(yù)防措施，降低路基路面斷裂發(fā)生率。

2.2 處理原則

公路路基路面施工前，需要全面了解軟土地層地質(zhì)，依照不同情況，采取最佳的施工方式，尤其是有著復(fù)雜地質(zhì)條件的軟土涂層，需要做到分區(qū)管理，同時(shí)根據(jù)不同分區(qū)采取最佳施工方案，以此為基礎(chǔ)，嚴(yán)格制定合理、經(jīng)濟(jì)的公路路基施工計(jì)劃，歸檔存儲(chǔ)施工人員、材料及機(jī)械等信息。工程建設(shè)期間，科學(xué)施工包含正確選擇施工節(jié)點(diǎn)，盡量避免雨季施工，并做好天氣的監(jiān)控以防止在極端天氣條件下進(jìn)行施工等[4]。施工期間，必須嚴(yán)格根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化施工作業(yè)與安全操作規(guī)程，對(duì)物力、人力資源做好科學(xué)配置，防止資源浪費(fèi)。此外，需要合理應(yīng)用施工設(shè)備，以保障工程進(jìn)度。在軟土層填埋過(guò)程中，應(yīng)確保路堤高度gt;3 m，對(duì)周邊填埋物轉(zhuǎn)移的工作，應(yīng)確保軟土層的預(yù)壓期gt;6個(gè)月。

3 軟基處理存在的問(wèn)題

3.1 施工人員專業(yè)素質(zhì)不足

公路路基路面施工期間，通常需要應(yīng)用大量專業(yè)知識(shí)，參與其中的技術(shù)人員眾多。但是很多施工與設(shè)計(jì)單位技術(shù)人才都非常短缺，而且施工人員因?qū)I(yè)素質(zhì)難以達(dá)到要求，導(dǎo)致一系列現(xiàn)實(shí)問(wèn)題無(wú)法及時(shí)、有效解決[5]。此外，公路路基路面設(shè)計(jì)要與工程實(shí)際、地質(zhì)數(shù)據(jù)相結(jié)合，若設(shè)計(jì)人員在該過(guò)程中缺乏專業(yè)知識(shí)，或有非常強(qiáng)的主觀意識(shí)，易引發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)際相互剝離，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量與施工進(jìn)度。

3.2 軟基處理工作的關(guān)注度不足

公路路基路面施工時(shí)，軟基處理技術(shù)是一種常見(jiàn)的施工工藝，通常能實(shí)現(xiàn)道路總體量的提升，對(duì)道路應(yīng)用穩(wěn)定性的提升與壽命的延長(zhǎng)極為有利。近年來(lái)，我國(guó)公路交通負(fù)荷持續(xù)增長(zhǎng)，由此提升了對(duì)公路建設(shè)質(zhì)量的需求。然而，部分施工單位與設(shè)計(jì)部門過(guò)度追求工程進(jìn)度與經(jīng)濟(jì)利益，往往會(huì)忽略軟基處理工作。在工程實(shí)踐過(guò)程中，由于沒(méi)有實(shí)地調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，施工人員很難選擇最佳方式處理地基，由此會(huì)對(duì)公路應(yīng)用穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，甚至?xí)s短公路壽命[6]。

3.3 軟基處理方式不合理

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)公路建設(shè)水平呈現(xiàn)持續(xù)提升狀態(tài)，成果非常顯著。在道路路基設(shè)計(jì)階段，處理軟基的方式也更為多元化。依照現(xiàn)場(chǎng)施工條件與不同的地質(zhì)條件，處理軟基要求也有很大差異性。通過(guò)全面評(píng)估施工場(chǎng)地條件，制定多種軟基處理方案，最終選擇最優(yōu)方式，以充分發(fā)揮軟基施工作用。然而，部分施工人員屬于經(jīng)驗(yàn)主義者，在沒(méi)有做現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的情況下，制定出與實(shí)際相脫離的處置方法，致使施工難以達(dá)到預(yù)期效果。

4 軟基處理技術(shù)

4.1 回填土軟基處理技術(shù)

現(xiàn)階段，公路路基路面設(shè)計(jì)選擇軟基處理技術(shù)的主要目標(biāo)在于盡可能保證公路工程施工質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，應(yīng)根據(jù)軟基特點(diǎn)提高工藝選擇的針對(duì)性。在軟基處理期間，首先需要解決回填土軟基處理問(wèn)題，開(kāi)發(fā)軟基范圍的軟土，換填或風(fēng)干后處理，然后采用分層填筑法回填；其次，回填與加固工作完成后，通過(guò)碾壓機(jī)械多次碾壓來(lái)增加路面與路基的平整度，以保證施工質(zhì)量滿足后續(xù)施工要求；再次，依照施工規(guī)范，科學(xué)控制壓路機(jī)碾壓頻率，保證回填土碾壓與標(biāo)準(zhǔn)要求相符合；最后，對(duì)施工材料質(zhì)量進(jìn)行有效控制，防止由于材料問(wèn)題而影響公路路基路面工程質(zhì)量[7]。

4.2 強(qiáng)夯法

在公路路基路面設(shè)計(jì)中，強(qiáng)夯法是比較常見(jiàn)的一種軟基處理技術(shù)。強(qiáng)夯前需要開(kāi)展若干次的試夯試驗(yàn)，以獲得強(qiáng)夯手段、強(qiáng)夯力度和頻次等參數(shù)。例如，軟基夯基力度要采用2 500 kJ，滿夯要采用1 000 kJ，一般設(shè)置夯擊點(diǎn)為正方向，保證點(diǎn)和點(diǎn)距離為5 m，確保夯錘面積為4 m2，并保證錘身質(zhì)量gt;20 t。試夯期間，應(yīng)對(duì)夯基次數(shù)與能量數(shù)值進(jìn)行精確把握。在地基土很難有效滲水的情況下，應(yīng)選擇袋式沙井排水，同時(shí)做好強(qiáng)夯工作。第一，設(shè)定夯擊點(diǎn)為等邊三角形，自始至終實(shí)施點(diǎn)夯，為提高強(qiáng)夯穩(wěn)固性，必須再夯擊一次，第三次根據(jù)夯點(diǎn)的70%實(shí)施滿夯，一般三次即可實(shí)現(xiàn)土壤的加固。第二，前兩次強(qiáng)夯盡可能達(dá)到八次，滿夯后僅需兩次，可由內(nèi)而外強(qiáng)夯，也可隔行強(qiáng)夯，特別是首次夯擊后，必須停頓一段時(shí)間，再開(kāi)始第二次強(qiáng)夯，依照土質(zhì)情況，粉粒停頓時(shí)間應(yīng)gt;7 d，黏粒停頓時(shí)間應(yīng)gt;21 d，如果土質(zhì)具有良好滲透性，那么停頓時(shí)間應(yīng)為3 d。

4.3 深層水泥攪拌樁處理

公路路基路面施工期間，通常會(huì)選擇深層水泥攪拌機(jī)處理，該技術(shù)應(yīng)用前應(yīng)提前做好準(zhǔn)備工作，各指標(biāo)滿足施工要求方可施工。且施工過(guò)程中應(yīng)做好以下工作：首先，要豎直懸掛吊錘，保證水泥攪拌樁為豎直狀態(tài)，檢查通過(guò)后，方可施工。吊掛過(guò)程中，應(yīng)注意將吊錘吊于主機(jī)，同時(shí)注意吊掛高度，依照設(shè)計(jì)參數(shù)合理調(diào)節(jié)。其次，施工期間，施工單位與工程監(jiān)理應(yīng)強(qiáng)化監(jiān)督施工質(zhì)量，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理，嚴(yán)格做好隱蔽工程與關(guān)鍵工程的質(zhì)量檢查工作，同時(shí)要確保水泥等原材料質(zhì)量[8]。最后，對(duì)材料配比進(jìn)行嚴(yán)格控制，做到科學(xué)、合理配比，從而為高質(zhì)量工程施工奠定基礎(chǔ)。

4.4 輕質(zhì)土路堤填筑技術(shù)

近年來(lái)，輕質(zhì)土路堤填筑技術(shù)被廣泛用于地基處理施工中，該技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)在于能夠有效解決路堤沉降問(wèn)題，使地基自重得以減輕。在路堤填筑過(guò)程中，該技術(shù)多會(huì)選擇泡沫粉煤灰與其他輕質(zhì)材料，所以該技術(shù)所修筑的路堤質(zhì)量輕，對(duì)路基保護(hù)較為有利，可有效防止產(chǎn)生沉降問(wèn)題，而且可進(jìn)一步控制工程成本。與軟黏土地基處理技術(shù)相比，輕質(zhì)土路堤填筑技術(shù)能夠改善公路路面施工質(zhì)量。該采用物理方式生成泡沫，并與水泥漿混合后，通過(guò)泵送系統(tǒng)進(jìn)行輕質(zhì)泡沫土的制造。因?yàn)樵摳魺岵牧峡紫遁^多，所以具有良好的隔熱效果。借助該材料進(jìn)行軟基的處理，不僅便于施工，而且可有效縮短施工時(shí)間。若將外加劑、骨料加至水泥基漿，還有助于其發(fā)揮更多作用，大幅提升水泥質(zhì)量。在完成以上步驟之后，對(duì)固化泡沫土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，控制混合材料的養(yǎng)護(hù)溫度為20 ℃～25 ℃。

4.5 表層排水軟基處理技術(shù)

在軟基土壤內(nèi)加入具有穩(wěn)定特性的添加劑，可實(shí)現(xiàn)軟基強(qiáng)度的提升，而表層排水軟基處理技術(shù)，一方面有助于提升回填土穩(wěn)定度，另一方面有助于軟基壓縮性能的提升。尤其是路基路面軟基分布不均勻問(wèn)題，通過(guò)具有較強(qiáng)抗拉性能的材料，實(shí)現(xiàn)公路路基路面穩(wěn)定性的提升，對(duì)表層排水技術(shù)進(jìn)行巧妙應(yīng)用，可有效提升路基支撐力，繼而改善其承載能力。對(duì)地基表層軟基而言，公路工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)基于工程實(shí)際，合理設(shè)計(jì)路基路面，由此施工人員方可依照施工方案對(duì)最佳表層排水技術(shù)進(jìn)行科學(xué)選擇。表層排水軟基處理工藝流程如圖1所示。

5 軟基處理結(jié)果

5.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)評(píng)估

該工程中的公路路基路面軟基處理選擇回填土軟基處理技術(shù)和強(qiáng)夯法，強(qiáng)夯前后，開(kāi)展兩組標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，每組有試驗(yàn)點(diǎn)3個(gè)，處理前后錘擊數(shù)均值比較見(jiàn)圖2。0～5 m范圍土體錘數(shù)與處理前相比都有所提升，錘擊數(shù)增加至20擊。由此可見(jiàn)，多變回填土軟基處理與強(qiáng)夯處理后，軟土被擠密，大幅提升了軟土的承載力，產(chǎn)生硬殼層，有效彌補(bǔ)軟基承載力偏小的不足。深度為6 m～10 m的軟基層土體錘擊數(shù)有所增加，說(shuō)明地基綜合處理對(duì)公路路基路面較深層土體存在加固與擠密效果。

5.2 軟基承載力評(píng)估

通過(guò)勘察發(fā)現(xiàn)，軟基處理前的公路路基路面承載力為80 kPa，軟基處理后，分別開(kāi)展樁間土載荷試驗(yàn)，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，樁間土的承載力為90.4 kPa，說(shuō)明軟基處理后的承載力提升12.9%。在強(qiáng)夯處理前，進(jìn)行了3個(gè)單樁地基靜載試驗(yàn)，其承載力為108 kPa。采用強(qiáng)夯法處理后，又進(jìn)行了3個(gè)樁地基載荷試驗(yàn)，其承載力為256.3 kPa。從該數(shù)據(jù)可以看出，與強(qiáng)夯處理前相比，公路路基路面軟基承載力提升了137.3%。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，軟基處理技術(shù)對(duì)公路路基路面應(yīng)用壽命與質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，需要不斷優(yōu)化和完善軟基處理技術(shù)。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ê图夹g(shù)，可以有效地提高地基的穩(wěn)定性和承載能力，以確保公路的安全性和使用壽命。同時(shí)，應(yīng)注重環(huán)境保護(hù)，并以可持續(xù)性思維改進(jìn)相關(guān)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的和諧發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張立群.公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)研究[J].運(yùn)輸經(jīng)理世界，2022（18）：25-27.

[2]趙子鑒.公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基處理技術(shù)分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（14）：100-101.

[3]溫浩.公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)分析[J].建材與裝飾，2020（21）：260-261.

[4]尤慧敏.關(guān)于公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)分析[J].四川水泥，2020（4）：79.

[5]呂利.公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)分析[J].裝飾裝修天地，2023（2）：199-201.

[6]王晨，龍海波.淺談公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)[J].四川水泥，2019（2）：31，39.

[7]姜興，陶利平.公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)分析[J].百科論壇電子雜志，2020（11）：1652-1653.

[8]楊富明.公路路基路面設(shè)計(jì)中軟基的處理技術(shù)分析[J].百科論壇電子雜志，2020（12）：1449.

編輯：楊 洋